[发明专利]一种三相功率变流器的综合控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及三相功率变流器的基波电流控制、谐波电流控制领域，特别是一种三相功率变流器的综合控制方法。

背景技术

电能是影响我国工业发展的关键因素之一，电力节能在我国建设节约型社会的进程中将占有越来越重要的地位。近年来，由于配电网非线性负载引起的谐波、无功等电能质量问题，从而导致电气设备运行紊乱以及变压器等设备功率因数偏低，线路损耗大等问题，给供电和用电企业造成了巨大的经济损失，得益于电力电子、电力变换等技术的发展，使得能够在动态治理谐波的同时改善功率因数兼具无功补偿的有源电力滤波器成为目前改善电能质量、节能降耗方面的研究热点之一。

目前低压三相配电网的非线性负载主要有不可控整流负载和晶闸管整流负载，在冶金、石化、铁路等行业中有着广泛的应用。该种负载具有含量大，功率因数低的特点，其输出谐波主要是6k±1次谐波，对供电系统电能质量造成污染，严重影响了设备的正常运行。目前配电网电能质量治理装备主要有无源滤波器，静止无功补偿器以及基于PWM调制的有源电力滤波器。传统的无源滤波器越来越不能满足现代工业应用和电力系统的要求，而有源电力滤波器能自动适应电网阻抗和频率的快速变化，并且具有高可控性和快速响应性，为电网谐波治理提供了一种重要的方式。

随着电力电子技术发展，一种三相PWM整流技术出现，不同于常规的不可控整流，通过采用PWM调制技术来控制高频电力电子器件的开通和关断来实现装置的单位功率因数整流，稳定运行时，功率因数高达0.99，输出电流畸变率小于5%。这样无需电能质量补偿器，简化了配电网的结构，减少了系统的整体成本，提高了配电网的稳定性。然而，由于目前冶金、石化、铁路等行业中主要采用不可控整流负载和晶闸管整流负载，其具有谐波含量大，功率因数低的特点，需要进行电能质量补偿。这样，可以开发一种改进型的三相功率变流器，使得该种装置一边进行PWM整流给负载供电，一边进行无功补偿和谐波抑制，使它具有有源电力滤波器的功能。同时由于补偿的无功和谐波电流都是交流信号，采用传统的PI控制器，其具有有限的跟踪能力，稳态时存在误差；有学者提出了各次谐波电流的分频控制方法，主要有广义积分控制和比例谐振控制，对相应的谐波具有无限的开环增益，这样可以实现对交流信号的无差跟踪。但是该种分频控制器对每一次谐波都要有一个控制器，这样控制的数量较多，控制系统较为复杂，实现起来难度较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种三相功率变流器的综合控制方法，根据稳态时的基波电压电流关系计算出系统的前馈基波调制信号，进行基波电流的快速跟踪，大大减少谐波控制器的数量，提高控制系统的实用性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种三相功率变流器的综合控制方法，包括三相功率变流器，所述三相功率变流器包括三个功率开关臂，所述三个功率开关臂各通过一个滤波电感接电网，所述三相功率变流器直流侧通过直流电容接后级负载，所述滤波电感与所述电网之间并联有三相负载；该方法为：

1）将三相功率变流器直流侧参考电压与检测的三相功率变流器直流侧电压u_dc相减，然后经过PI控制器的调节处理后输出三相功率变流器直流侧电压的调节指令I_dc；

2）根据直流侧电压的调节指令I_dc、后级负载功率P_d和三相负载补偿无功功率Q_C，计算出三相功率变流器的基波指令信号